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1、推荐火力发电厂电气主接线设计精品发电厂电气部分课程设计题 目 3x25MW+2x50MW火电厂电气主接线设计摘要 1第一章发电厂电气主接线设计1-1设计要求及原始资料分析 21-2主接线方案的拟定 31-3主接线方案的评定 31-4发电机及变压器的选逢 4第二章厂用电设计2-1负荷的分类与统计 42-2厂用电接线的设计 62-3厂用变压器的选择 7第三章导体、电缆、架空导体的选择3-1 导体的选择 73-2 电缆的选择 103-3 架空导线的选择 11结束语 13参考文献 14发电厂是电力系统的重要组成部分，也直接影响整个电力系统的安全与运行。 在发电厂中，一次接线和二次接线都是其电气部分的重

2、要组成部分。在本次设计中，主要针对了一次接线的设计。从主接线方案的确定到厂用电的 设计以及电气设备的选择，都做了较为详尽的阐述。设讣过程中，综合考虑了经济 性、可靠性和可发展性等多方面因素，在确保可器性的前提下，力争经济性。关键词：凝汽式火电厂 电气主接线第一章 发电厂电气主接线设计1-1 设计要求及原始资料分析1、 凝汽式发电机的规模（1） 装机容量 装机5台 容量3X25MW+2X50MW, UN=10. 5KV（2） 机组年利用小时 T瘁二6500h/a（3） 厂用电率 按8%考虑（4） 气象条件 发电厂所在地最高温度38C,年平均温度25C。气象条件一般无特殊要求（台风、地震、海拔等）

3、2、 电力负荷及电力系统连接情况（1） 10. 5KV电压级 电缆出线六回，输送距离最远8km,每回平均输送电量4.2MW, 10KV最大负荷25MW,最小负荷 16. 8MW, C0S4）= 0.8, T* 二 5200h/ao（2） 35KV电压级 架空线六回，输送距离最远20km,每回平均输送容量为5.6MW。33KV电压级最大负荷33. 6MW,最小负荷为22.4MW。C0S4）二0. 8, T远 二5200h/a （3） 110KV电压级 架空线4回与电力系统连接，接受该厂的剩余功率，电力 系统容量为3500MW,当取基准容量为100m时，系统归算到110KV母线上的电抗 X*s=

4、0. 083 o（4） 发电机出口处主保护动作时间二0. 1S,后备保护动作时间t吸二4So 原始资料分析设计电厂总容量3X25+2X50=175MW,在200MW以下，单机容量在50MW以下，为 小型凝汽式火电厂。当本厂投产后，将占系统总容量为175/（3500+175） X100%=4. 1% 5000h/a, 乂为火电厂，在电力系统 中将主要承担基荷，从而该电厂主接线的设讣务必着重考虑其可靠性。从负荷特点 及电压等级可知，它具有10. 5KV, 35KV, 110KV三级电压负荷。10. 5KV容量不大，为 地方负荷。110KV与系统有4回馈线，呈强联系形式，并接受本厂剩余功率。最大可

5、能接受本厂送出电力为175-16. 8-22. 4-175X8%=121. 8MW,最小可能接受本厂送出电 力为175-25-33. 6-175X8%二102. 4MW,可见，该厂110KV接线对可靠性要求很高。35KV 架空线出线6回，为提高其供电的可靠性，采用单母线分段带旁路母线的接线形式。 10. 5KV电压级共有6回电缆岀线其电压恰与发电机端电压相符，采用直馈线为宜。1-2 主接线方案的拟订在对原始资料分析的基础上，结合对电气接线的可靠性、灵活性及经济性等基 本要求，综合考虑。在满足技术，积极政策的前提下，力争使其技术先进，供电安 全可靠、经济合理的主接线方案。发电、供电可幕性是发电厂

6、生产的首要问题，主接线的设计，首先应保证其满 发，满供，不积压发电能力。同时尽可能减少传输能量过程中的损失，以保证供电 的连续性，因而根据对原始资料的分析，现将主接线方案拟订如下：（1） 10KV电压级 鉴于出线回路多，且为直馈线，电压较低，宜釆用屋内配 电。其负荷亦较小，因此采用单母线分段的接线形式。两台25MW机组分别接在两段 母线上，剩余功率通过主变压器送往高一级电压35KVo 111于25MW机组均接于10KV母 线上，可选择轻型设备，在分段处加装母线电抗器，各条电缆馈出线上装出线电抗 器。（2） 33KV电压级出线6回，采用单母线分段带旁路接线形式。进线从1OKY 侧送来剩余容量3X

7、25-E （175X8%） +25二36MW,不能满足35KV最大及最小负荷的要 求。为此以一台50MW机组按发电机一变压器单元接线形式接至35KV母线上，其剩余 容量或机组检修时不足容量山联络变压器与11OKV接线相连，相互交换功率。（3） 11OKV电压级 岀线4回，为使出线断路器检修期间不停电，采用双母线 带旁路母线接线，并装有专门的旁路断路器，其旁路母线只与各出线相连，以便不 停电检修。其进线一路通过联络变压器与35KV连接，另一路为一台50MW机组与变压 器组成单元接线，直接接入11OKV,将功率送往电力系统。据以上分析，接线形式如 下：1-3 主接线方案的评定该电气主接线的设计始终

8、遵循了可靠性、灵活性、经济性的要求。在确保可鼎 性、灵活性的同时，兼顾了经济性。在可靠性方面该主接线简单清晰，设备少，无 论检修母线或设备故障检修，均不致造成全厂停电，每一种电压级中均有两台变压 器联系，保证在变压器检修或故障时，不致使各级电压解列。机组的配置也比较合 理，使传递能量在变压器中损耗最小。但是1OKV及35KV母线检修将导致一半设备停 运。在灵活性方面，运行方式较简单，调度灵活性差，但各种电压级接线都便于扩 建和发展。在经济性方面，投资小，占地面积少，釆用了单元接线及封闭母线，从 而避免了选择大容量出口断路器，节省了投资，有很大的经济性。通过以上分析，该主接线方案对所设计的这一小

9、型火电厂而言，是比较合理的, 可以采纳。1-4 发电机及变压器的选择1、发电机的选择 查电力工程设计手册（第三册），三台25MW发电机选用 QF-25-3型汽轮发电机，两台50MW的发电机选用QFs-50-2型汽轮发电机。2、变压器的选择35KV电压母线所接的主变压器容量S二50/0. 8二62. 5W,查电力工程设计手册（第三册），变压器选用SSPL-60000/35型，其短路电压百分数Uk%二& 5； 110KV电压母线所接的主变器容量S二50/0. 8二62. 5MW,查电力工程设计手册（第三册），变压器选用SFPL-63000/110型，其短路电压百分数为LdF10.5；用于联络三级电

10、压的联络变压器，通过它向110KV传输的最大容量为50-22. 4+ （25X3） -16. 8-175X8%=71. 8MW,当 35KV 母线所连机组和 10. 5KV 母线所连机组各有一台检修时，通过联络变压器的最大容量为14. 2+12二26. 2MW。综合考虑，联络变压器应选 48. 84-0. 8=61MW,故选 SFSL60000/110 型，其中 Uk.：k）%=17. 5,Gx%二6.5, Gw%二10.5。现将发电机和变压器的选择结果列表如下，以供查询：表1T发电机GjQFz-25-2友电机G3, GiQFS-50-2变压器TSSPL60000/35, UK%=8. 5变压

11、器T?SFPU63000/110 , UK%=10. 5变压器几SFSL60000/110 , Uku-2)%=17. 5 ,Uk(2-3)%=6. 5, Uk(3-1)%=10第二章 厂用电设计2-1 负荷的分类与统计发电厂在电力生产过程中，有大量的电动机械，用以保证主要设备和辅助设备 的正常运行。这些电动机及全厂的运行操作、试验、修配、照明等用电设备的总耗 电量，统称为厂用电或自用电。丿用负荷，按其用电设备在生产中的作用和突然中断供电时造成危害程度可分 为四类：（1） I类厂用负荷 凡短时停电会造成设备损坏，危及人身安全，主机停运 及大量影响出力的厂用负荷，都属于I类负荷。如火电厂的给水泵

12、，凝结水泵，循 环水泵，引风机，送风机，给粉机等以及水泵的调速器，圧油泵，润滑油泵等。通 常他们都设有两套设备互为备用，分别接到两个独立电源的母线上。（2） II类厂用负荷 允许短时停电，恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用 负荷，均属于【I类负荷。如火电厂的工业水泵，疏水泵，灰浆泵，输煤设备和化学 水处理设备等，一般它们应由两段母线供电，并釆用手动切换。（3） III类厂用负荷 较长时间停电，不会影响生产，仅造成生产上的不方便 者，都属于III类厂用负荷。如试验室，中央修配厂，油处理室等负荷，通常由一个 电源供电。八（4）事故保安负荷 指在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电的负 荷，否则

13、将引起主要设备损坏，重要的自动控制装置失灵或推迟恢复供电，其至可 能危及人身安全的负荷称为事故保安负荷。它分为直流保安负荷，如发电机组的直 流润滑油泵等，其直流电源山蓄电池组供电；交流保安负荷，如盘车电动机，实时 控制用的电子计算机等都属于交流保安负荷。现将火电厂的主要负荷统计如下（见 表2T）表2-1分类名称负荷类别运行方式备注引风机 鼓风机 磨粉机 给粉机I1I或II I经常，连续无煤粉仓时为I汽机 部分凝结水泵 循环水泵 给水泵给水油泵 生水泵工业水泵I I IIII II经常，连续给水泵不带主 油泵时电气及 公用部 分充电机变压器 变压器冷却风机 通讯电源11 II III不经常，断续

14、 经常，短时 经常，连续 经常，连续硅整流装置I经常，连续灰荷 一蠶灰浆泵碎渣机 电气除尘器 冲灰水泵II经常，连续辅助 车间油处理设备 中央修理车间 起重机电气实验室m经常，连续 经常，连续 不经常，断续 不经常，断续2-2 厂用电接线的设计厂用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同。首先，应保证对厂用 电负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；其次，接线应能灵活地适应正常, 事故，检修等各种运行方式的要求；还应适当注意经济性和发展的可能性并积极慎 重的釆用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。此外，在设讣厂用电系统接 线时还要对供电电压等级，厂用供电电源及其引接进行分析和论证。火

15、电厂的辅助机械多、容量大，供电网络复杂，其主要负荷分布在锅炉、气机、 电气、输煤、出灰、化学水处理以及辅助车间和公用电气部分，因此，厂用电电压 必须山10KV和04KV两级电压，以单母线分段接线形式合理地分配厂用各级负荷。一、 厂用供电电压等级的确定发电厂厂用电萦矗电压等级是根据发电机额定电压，厂用电动机的电压和厂用电网 络的可靠运行等诸方面因素，山上一节负荷分析可知，取两级厂用电压，高压级取 6KV, III两组厂用主变压器从25MW机组的电圧母线上取，低压级取380V,采用母线分 段式。1.6KV电压等级供电分析对同样的厂用系统，6KV网络不仅节省有色金属及费用，且短路电流也较小，同时6K

16、V 电压等级电动机功率可制造得较大，满足大量负荷要求。拟采用两段6KV的厂母线, 另外再设置两段6KV备用母线，以提高供电可靠性。2.380V电压级低压供电分析380V厂用电一般采用动力和照明共用的三相四线制接地系统，在技术经济合理时， 釆用动力和照明分开供电及其引接。二、 厂用电工作电源及其引接厂内装在二机三炉，发电机电压为10. 5KV, 6KV厂用高压母线分单母线，按锅炉 台分为三段，通过咯几厂用高压变压器分别接于主母线上两个分段上80/220V 低压厂用母线，由于机组容量不大，设启动电源和事故保安电源，低压厂用母线分 为两段，备用电源采用明备用形式，即专设一台0备用厂用高压变压器，平时

17、断开, 当任一段厂用工作母线的电源回路发生故障时QFs断开，QEWQF：在备用电源自动投 入装置作用下合闸。于是，J厂用高压变圧器代替h厂用高压变压器工作。为了在 主母线上发生故障时，仍有可靠的备用电源，运行中可将T&备用厂用高压变压器和 主变圧器T：都接到备用母线上，并将主母线第段的母联断路器QN合上，使备用母线 和工作母线均带电运行。这样，当主母线发生事故时，QF,断开，0变压器还可通过 T2供电。2-3 厂用变压器的选择丿用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为：(1)变压器原、副边电压必须与引接电源电压和厂用网络电压一致。(2)变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。(3)

18、厂用高压备用变压器或起动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器容 量相同；低压厂用设备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。据此，厂用变压器T(, T5, T6, T；,选择如下：S= (25X3+50X2) X8%/0. 8X3=5000KVA,査设计手册,应选SJL厂6300 / 10 型双绕组铝线电力变压器。3-1 导体的选择一、10. 5KV母线的选择选用铝质，矩形截面；三相水平布置，平放，相间距a = 0. 75m,绝缘子跨距L= 1.2m,弹性模量E=7X1010Pao按长期发热允许电流选截面I nas I al ,式中I込一一导体所在回路最大持续工作电流。Ial在额

19、定环境温度0。二25C时的导体允许电流。Ioas = 2X25X107 X10. 5X0. 8 = 3437A,查手册，选3条 125mmX 10mm矩形铝导体，平放允许电流Ial = 3903A,集肤效应系数Ks = 1.8,可见合乎要求。热稳定校验短路持续时间为：t4s周期分量的热效应：Qp= X 4 = 6525 KA2 S因tls,故忽略非周期分量热效应。Q：二Q?正常运行时导体温度：o = o 0+ ( 0 ai- 0o) lJ7 Ia=25+ (70-25) X 34 372/39 032 = 60 (C)查手册，C = 91满足导体短路时发热的最小导体截面：Snin= /C= /

20、91 = 1191 (mm:) 155 (HZ),故 B =1。发电机出口短路时，冲击系数K=1.9,则iIh=l. 9 I =2. 69X54. 73 = 147KA母线相间应力：站=1. 73X10_7Xisk7a=l. 73X IO-7X 14700070. 75 = 4984 (N/m)导体截面系数W=0. 5bh3=0. 5X0. 01X0. 1252=78. 125X10%,则0处=站 1710W=4984X 1. 2710X78. 125X 106=9. 2X 106Pa 同相条间作用应力计算：= =0.08, =10/(10+125) =0.074, =30/135 = 0.2

21、22查设计手册导体形状系数心=0.37,心=0.57,得仇=8(血+屁)X WX ish2/b = 8 (0. 37+0. 57) X 10_9X 14700070. 01= 16250 Pa条间衬垫跨距计算：每相三条铝导体入=1197，临界跨距1= X b =1197X0.01* = 0.63m6 .= 6 寸 6 必=(70-9 . 2) X 106 = 60. 8X 106 Pa条间衬垫最大跨距：lbxx=b 0. 01X 0. 31m 240Ao热稳定校验周期分量热效应Q二X4 = 113KA:S由于tkl,故=Q，=113KA亠 S短路前电缆最高运行温度为：0 =叭+( 旷叽)IJ7

22、 1/=25+ (60-25) X2637325=50C电缆的热稳定系数：C= X10_:=X10_= 69.5热稳定所需最小截面积为Sain= /C= /69. 5 = 153mm2 )/U= 173X263X8X (0. 155X0. 8+0. 073X0. 6)/10500=5. 5%3-3 架空导线的选择一、 选择原则架空线路导线的选择，LI前，一般均选用铝线或钢芯铝绞线。送电线路和 高压配电线路的导线截面，一般根据经济电流密度选择。二、 经济电流密度选导线截面：I込=1.05X (33. 64-6) X103/ X35 X 0. 83 = 123(A)查手册,Tnax=5200h/a

23、, J=0. 9A/mm2,则S=I込/J=123/0. 9 = 136mm2选用LGJ-120型钢芯铝绞线。2、按全线电压损失校验导线截面负荷矩M=PL= (33. 64-6) X20 = 112 (MW-km)查手册，cos=0. 8时，AU%=0. 0416%(W-km),全线电压损失AUL%= AU% M=0. 0416%X 112=4. 7%5%10. 5KV母线3条125mmX 10mm矩形铝导体10. 5KV电缆6根ZLQ2-3 X 240型结束语在黃文力副教授的精心指导下，我对凝汽式火电厂的电气主接线进行了精心设 计。在这次设计中，我对本专业的儿门课程进行了一次全面深入的复习，

24、使得本来 看似孤立的知识面得以贯穿，紧密地联系起来。通过本次设计，锻炼了独立解决问 题的能力，同时，也感到了实践经验的缺乏，就提醒我在今后要注意理论联系实际, 学以至用。通过这次课程设计，使我加深了专业知识的应用、锻炼了解决问题分析问题的 能力。对凝汽式火力发电厂电气部分的电气主接线有了较为深刻的认识和很好的理 解。参考文献1、 西北电力设计院.东北电力设计院电力工程设计手册（1）上海：上海人民出版社.19722、 西北电力设计院、东北电力设计院.电力工程设计手册（2）上海科学技术出版社.19813、 水利电力部西北电力设计院.电力工程设计手册（3）上海：上海人民出版社.19744、 北京钢铁

25、设计院钢铁企业电力设计参考资料（上）北京：冶金工业出版社.19765、 航空工业部第四规划设计研究院工厂配电设讣手册北京:水利电力出版社.19836、 顾永辉等煤矿电工手册（2）北京：煤炭工业岀版社.19877、 上海2交通大学杨冠城编.电力系统自动装置原理（第二版）北京：中国电力出版社.19998、 西安交通大学李光琦编.电力系统稳态分析（第二版）北京：中国电力出版社.19979、 东南大学陈编电力系统暂态分析（第二版）北京：中国电力岀版社.199710、 华北电力大学陈志业编电力工程北京：中国电力出版社.200011、 四川联合大学范锡普编.发电厂电气部分北京：中国电力岀版社.200012、 天津大学贺家李、宋从矩编.电力系统继电保护原理（第三版）北京：中国电力出版社.199913、 山东工学院、山东省电力工业局编.电力系统继电保护（上、下册）.北京：电力工业出版社.1981